Permeabilitas didefnisikan sebagai sebagai suatu
bilangan yang menunjukkan kemampuan dari suatu batuan untuk mengalirkan fluida
dalam suatu media berpori sebagai akibat dari adanya perbedaan tekanan.
Permeabilitas batuan merupakan fungsi dari tingkat hubungan ruang antar
pori-pori dalam batuan.
Definisi kuantitatif permeabilitas pertama-tama
dikembangkan oleh Henry Darcy (1856) dalam hubungan empiris dengan bentuk
diferensial sebagai berikut :
...................................................................................(2.13)
dimana :
V = kecepatan aliran, cm/sec
Μ = viskositas fluida yang mengalir, cp
dP/dL = gradient tekanan dalam aliran, atm/cm
k = permeabilitas media berpori
Tanda negatif pada persamaan 2-13 menunjukkan bahwa
bila tekanan bertambah dalam satu arah, maka arah alirannya berlawanan dengan
arah penambahan tekanan tersebut.
Beberapa anggapan yang digunakan Darcy dalam
persamaan 2-13 adalah:
1
Alirannya mantap (steady state)
2
Fluida yang mngalir satu fasa
3
Viskositas fluida yang mengalir konstan
4
Kondisi aliran siothermal
5
Formasinya homogen dan arah alirannya horisontal
6
Fluidanya incompressible
Dalam batuan reservoir, permebalitas dibedakan
menjadi tiga bagian yaitu :
-
Permeabilitas absolut adalah permeabilitas dimana
fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa misal hanya
minyak atau gas saja
-
Permeabilitas efektif adalah permeabilitas batuan
dimana fluida yang mngalir lebih dari satu fasa misalnya minyak dan air, air
dan gas, gas dan minyak atau ketiga-tiganya.
-
Permeabilitas relatif adalah perbandingan antara
permeabilitas efektif dengan permeabilitas absolut
Dasar penentuan permeabilitas batuan adalah hasil
percobaan yang dilakukan oleh Henry Darcy. Dalam percobaan ini, Henry Darcy
menggunakan batu pasir tidak kompak yang dialiri air. Batu pasir silindris yang
porous ini 100% dijenuhi cairan dengan viskositas μ dengan luas penampang A dan
panjangnya L. kemudian dengan memberikan tekanan masuk P1 pada salah satu
ujungnya maka terjadi aliran dengan laju sebesar Q sedangkan P2 aalah tekanan
keluar (Gambar 2.5)
Dari percobaan dapat ditunjukkan bahwa Q. μ.L/A.
(P1-P2) adalah konstan dan akan sama dengan harga permeabilitas batuan yang
tidak tergantung dari cairan, perbedaan tekana dan dimensi batuan yang
digunakan. Dengan mengatur laju Q sedemikian rupa sehingga tidak terjadi aliran
turbulen, maka diperoleh harga permeabilitas absolut batuan.
.......................................................................(2-14)
Satuan
permeabilitas dalam percobaan ini adalah :
K (darcy) = Q (cm3/sec). μ
(centipoise)L (cm)
.............................(2.-15)
A (sqcm).
(P1-P2)(atm)
Dari persamaan 2-14 dapat dikembangkan untuk berbagai
kondisi aliran yaitu aliran linier dan radial, masing-masing untuk fluida yang
compresible dan incomprsible.
Pada prakteknya di reservoir, jarang sekali terjadi
aliran satu fasa kemungkinan terdiri dari dua fasa atau tga fasa. Untuk itu
dikembangkan pula konsep mengenai permeabilitas efektif dan permeabilitas
relatif. Harga peremabilitas efektif dinyatakan dalam K0, Kg,
Kw, dimana masing-masing untuk minyak, gas dan air. Sedangkan
permeabilitas dinyatakan sebagai berikut:
K0 = KO, Krg = KO, Krw = Kw
K K K
Dimana masing-masing untuk permeabilitas relatiuf minyak,
gas dan air. Percobaan yang dikukan pada dasarnya untuk sistem satu fasa, hanya
disini digunakan dua macam fluida (minyak-air) yang dialirkan bersama-sama dan
dalam keadaan kesetimbangan. Laju aliran minyak adalah Qo dan air
adalah Qw. jadi volume total (Qo + Qw.) akan
mengalir melalui pori-pori batuan per satuan waktu dengana perbandingan
minyak-air permulaan, pada aliran ini tidak akan sama dengan Qo /Qw.
Dari percobaan ini dapat ditentukan harga saturasi minyak (So)
dan saturasi air (Sw) pada kondisi stabil. Harga permeabilitas
efektif untuk minyak dan air adalah
........................................................................(2-16)
........................................................................(2-17)
dimana :
μo = viskositas minyak
μw = viskositas air
Percobaan ini diulangi untuk laju permukaan (input
rate) yang berbeda untuk minyak dan air dengan (Qo + Qw.)
tetap konstan. Harga-harga Ko dan Kw pada persamaan 2-16
dan 2-17 jika diplot terhadap So dan Sw akan diperoleh
Yogyakarta, Jogja,